应用于3.2Gbps SATA的再驱动电路的研究和实现

论文摘要

新的高速串行接口技术SATA（Serial ATA）的出现为芯片与芯片的接口间传送数据提供了更大的带宽,使得高速的数据传输成为可能。然而,高速信号技术相比一般的数字信号也存在着传输介质频率相关损耗引起的码间干扰ISI,影响信号质量和误码率的问题,从而在很大程度上限制了数据传输频率和传输距离。均衡技术和宽频技术是高速信号系统中两个主要技术。均衡技术主要作用就是抵消或减小电缆损耗对数据传输误码率的影响。对于数据传输线长度不定的信道,利用自适应均衡器可以抵消传输线长度变化带来的影响。而带宽一直是设计当中的一大瓶颈,宽频技术的应用也是高速信号系统中极为重要的一个环节。本文针对应用于3.2GbpsSATA的再驱动电路进行了研究和实现。再驱动电路中的主要模块是均衡器和Limiter。均衡器的作用相当于一个高通滤波器,采用Capacitive Degeneration结构补偿信号所需的高频分量损耗。Limiter的作用在于放大均衡器输出的小幅高频信号,在针对不同宽频技术比较研究的基础上,采用Cherry-Hopper结构,并且综合了增益带宽噪声等多方面考虑。本文实现了应用于3.2GbpsSATA具有可控均衡、基带漂移消除等功能的再驱动电路的电路设计,版图设计,并在hynix0.25um,单层多晶,四层金属CMOSq工艺下成功流片。针对不同线长传输线自动进行不同均衡的功能成为当前实际应用的趋势。作为拓展研究,在传统的连续自适应均衡器结构基础上,针对传统自适应均衡可能产生的均衡精确度的问题,本文提出了新的双环结构的自适应均衡器,并进行了从电路至版图的设计实现。从实用性而言,本文首先对于宽频技术进行了一定的研究对比;其次针对当前SATA再驱动电路的需求,应用相应的宽频技术和均衡器结构实现了电路版图设计,经过流片测试,功能正确,性能达到了要求。从创新性而言,本文针对自适应技术进行了研究,设计了不同于传统自适应结构的双环结构自适应均衡器,实现了电路到版图的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 研究背景
• 1.2 均衡技术
• 1.3 国内外均衡器的发展
• 1.4 论文主要工作和组织安排
• 第2章 传输线衰减特性
• 2.1 引言
• 2.2 影响传输质量的主要因素
• 2.2.1 趋肤效应
• 2.2.2 介质损耗
• 2.2.3 噪声
• 2.3 一般传输损耗特性
• 2.4 SATA传输线模型
• 第3章 宽频技术
• 3.1 引言
• 3.2 Capacitive Degeneration
• 3.3 Cherry-Hopper运放
• 3.4 其他宽频技术
• 3.4.1 Inductive Peaking
• Υ Doublers'>3.4.2 f_ΥDoublers
• 3.5 宽频技术的应用
• 第4章 3.2Gbps SATA再驱动电路
• 4.1 总体架构
• 4.2 控均衡器
• 4.3 Limiter
• 4.3.1 级联问题
• 4.3.2 Limiter的电路结构
• 4.3.3 电压漂移消除电路
• 4.4 其他电路
• 4.4.1 信号检测电路
• 4.4.2 带隙基准电路
• 4.5 版图设计
• 4.6 芯片测试
• 第5章 自适应均衡器
• 5.1 引言
• 5.2 自适应均衡器系统结构
• 5.3 双环自适应均衡器研究和设计
• 5.4 具体电路实现
• 5.4.1 连续可调均衡器
• 5.4.2 Slicer
• 5.4.3 Rectifier和误差运放
• 5.4.4 HPF
• 5.5 环路仿真结果与版图设计
• 第6章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢